Elektřina VY_32_INOVACE_05-30 Ročník: IX. r. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Fyzika Tematický okruh: Elektřina Téma: Vedení el. proudu v kapalinách a plynech Jméno autora: Jaroslava Vondráčková Vytvořeno dne: 3.8.2011 Metodický popis, (anotace):  Seznamuje s podmínkami vedení elektrického proudu v kapalinách, plynech a plazmě VY_32_INOVACE_05-30

Vedení elektrického proudu v kapalinách a plynech

Elektrický proud a kapaliny Podmínkou vodivosti kapalin a plynů je přítomnost iontů. V kapalinách vznikají ionty nejčastěji rozpouštěním solí a kyselin. K připojení kapalných a plynných látek do elektrického obvodu používáme různě tvarované vodiče, kterým říkáme elektrody. Vhodné kapalině, která má dostatek volných nosičů nábojů, říkáme elektrolyt.

Proč některé kapaliny proud vedou a jiné ne? Elektrický proud je vždy proud nějakých nabitých částic. Když v kapalině jsou nabité částice, které se mohou volně pohybovat, je kapalina vodivá. Když tam žádné volné nabité částice nejsou, kapalina je nevodivá. Olej, líh apod. se skládají jen z molekul, které jsou neutrální. Proto tyto kapaliny proud nevedou. Destilovaná voda obsahuje velmi málo volných nabitých částic, proto vede proud velmi špatně.

Slaná voda Slaná voda má volných nabitých částic hodně – je nejobyčejnějším elektrolytem. Krystal kuchyňské soli NaCl se skládá z iontů sodíku a chloru. Iont sodíku je nabitý kladně, protože vznikl, když se od atomu sodíku odtrhl jeden elektron. Označujeme ho Na+ . Iont chloru je nabitý záporně, protože vznikl, když si atom chloru tento elektron od sodíku „přivlastnil“. Označujeme ho proto Cl-. Když sůl rozpustíme ve vodě, kladné i záporné ionty se v roztoku volně pohybují.

Elektrolýza – rozklad elektřinou Co se stane, když do roztoku kuchyňské soli vložíme dvě elektrody a přivedeme na ně elektrické napětí? Elektrická síla požene kladné ionty Na+ k záporné elektrodě. Elektrická síla požene záporné ionty Cl- ke kladné elektrodě. Na záporné elektrodě se uvolňuje plynný vodík. Na kladné elektrodě se uvolňuje plynný chlor.

Umím vysvětlit? Popíšeš elektrolýzu v roztoku modré skalice CuS 𝐎 𝟒 ? V roztoku skalice modré jsou kladné ionty mědi Cu 2+. Elektrická síla je žene k záporné elektrodě. Tam iont přijme dva elektrony a stane se z něj atom mědi. Proto se záporná elektroda za chvíli pokryje vrstvičkou mědi. Naopak na kladné elektrodě, která je z mědi, atomy mědi ztrácejí elektrony. Stávají se z nich ionty Cu 2+, které se dostávají do roztoku. Při elektrolýze se atomy mědi stěhují z kladné elektrody na zápornou.

Využití elektrolýzy Pomocí elektrolýzy můžeme pokrýt různé předměty tenkou vrstvičkou kovu – galvanické pokovování. Pokryjeme-li ocel tenkou vrstvičkou zinku, ochráníme ji na dlouhou dobu před rezavěním. Proto se pozinkovávají plechy, dráty, hřebíky apod. Ve velkém se stejným způsobem vyrábí hliník. Roztaví se ruda, která obsahuje kladné ionty hliníku, a pak se jí nechává procházet velký elektrický proud. Na záporné elektrodě se vylučuje roztavený kovový hliník.

Jak prochází elektrický proud plynem? Plyny za normální teploty nevedou proud, protože se skládají jen z neutrálních atomů a molekul. V plynech mohou vznikat ionty například zahřátím na vysokou teplotu nebo silným elektrickým polem. Při vyšší teplotě do sebe atomy a molekuly prudce narážejí a při srážkách z nich vznikají ionty i volné elektrony. Plyn se vysokou teplotou ionizuje.

Jiskra (blesk) Jiskra vzniká tam, kde je hodně silné elektrické pole. Síla elektrického pole závisí na napětí mezi dvěma elektrodami a také na jejich vzdálenosti. Při malém napětí vznikne jiskra jen když jsou elektrody hodně blízko u sebe. Napětí mezi dvěma mraky nebo mezi mrakem a zemí může být i desítky milionů voltů. Při takovém napětí může přeskočit jiskra (blesk) až na stovky metrů. Pozor na to, že jednou „elektrodou“ může být i lidské tělo!!!

Plazma Žhavý plyn, ve kterém je hodně atomů ionizováno (atomy se rozbily na elektrony a ionty) se říká plazma. Na Zemi se s plazmou setkáváme jen málokdy, protože tu tak vysoké teploty obvykle nemíváme. Ale skoro všechna látka, kterou vidíme ve vesmíru, je plazma. Hvězdy, které svítí na noční obloze, i naše nejbližší hvězda – Slunce – jsou totiž obrovské koule utvořené z plazmy. Díky iontům a elektronům je plazma velmi dobrým vodičem elektrického proudu. Magnetické pole působí proto i na plazmu.

Použitá literatura MACHÁČEK, Martin. Fyzika 8 pro základní školy a víceletá gymnázia. Dotisk 2. vydání. Praha: Prometheus, 2001. ISBN 80-7196-220-1 RAUNER, Karel – hlavní autor. Fyzika pro 6. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2004. ISBN 80-7238-210-1 Použité obrázky: www.office.microsoft.com [online]. c2011 [cit. 2011-08-03].